Ковка

Содержание

Введение    3
1. Ковка    4
2. Основные операции ковки    6
Заключение    11
Список использованной литературы    12

Введение
Ковка металла, наряду с литьем, является самой старой технологией обработки материалов. Более того, человечество стало производить продукцию таким способом задолго до появления железа и стали. Первые кузнецы работали около 5-6 тысяч лет назад. Со временем технология была усовершенствована и дополнена новыми технологиями. Сегодня ни одно производство не может обойтись без ковки металла.
Ковка является одним из методов обработки металла. Процесс ковки обычно состоит из серии чередующихся операций, в которых исходная заготовка формируется в результате свободного перетекания металла в стороны, перпендикулярные движению деформирующего инструмента (по этой причине ковку часто называют свободной ковкой). В качестве инструмента используются плоские или вьющиеся (вырезы), а также различные прикладные инструменты.
1. Ковка
Ковка - это механическая обработка, при которой ковкий металл (при нагревании) уплотняется, сращивается или приобретает желаемую форму. Человек, занимающийся ковкой, называют кузнецом.
Ковка - это метод обработки металла с целью его изменения. Это не сварка, хотя металл обрабатывается в основном с использованием тепла.
Ковка - это нагрев металла до температуры ковки, так что он становится пластичным, чтобы придать заготовкам новые формы. Каждый металл имеет свои особенности, которые включают уровень температуры ковки.
Проще говоря, ковка - это обработка металла, нагретого до температуры ковки. Принцип технологии основан на физических свойствах любого материала, имеющего температуру плавления. Но прежде чем этот порог будет достигнут, структура вещества станет более мягкой.
Каждый металл имеет свою собственную температуру, при достижении которой он становится более мягким и, следовательно, более податливым для обработки ковкой.
Таблица 1 – Температура ковки металла
Однако существует также технология металлообработки, когда заготовка не нагревается, а подвергается холодной ковке. Эта методика позволяет получать не менее долговечные изделия, не нагреваясь, заготовка прессуется и изгибается. В таблице приведены температурные пределы, при которых может быть подделан конкретный металл.
Алюминий и его сплавы поддаются ковке при температуре 400 ° С, меди - 1000 ° С, а для ковки железа необходимо нагревать его до 1250 ° С.
Виды ковки следующие:
•    С помощью молотов пневматического, гидравлического, парового типа;
•    Ручная, при которой воздействие на металл прямое, молотом или кувалдой.
•    Штамповка, в которой деталь во время воздействия на него принимает форму штампа.
Поковка – это продукты, получаемые в результате ковки, в том числе полуфабрикаты.
Свободная ковка – это альтернатива штамповке: деталь деформируется свободно, без помещения ее в форму штампа. Дополнительно этот способ используется для повышения качества и структуры вещества, тогда это называется проковкой.
После проковки сплав значительно меняется в лучшую сторону, он становится прочнее и более мелкозернистым за счет разрушения крупных кристаллов.
Машинная ковка – это деформация сплавов с помощью автоматических молотов или гидравлических прессов, которые падают с колоссальным весом вплоть до 5-ти тонн. Вес поковок после машинной ковки могут достигать 100 тонн и даже больше.
Здесь не обойтись без мощных подъемных кранов и специальных манипуляторов разного калибра. Данный способ обработки – самый экономичный из всех существующих. Если говорить о массовом промышленном производстве, то первое место по популярности у штамповки.
Свободная ковка – удел единичного или мелкосерийного кузнечного производства.
При относительно низкой степени использования металла и низкой производительности труда по сравнению с штамповкой свободная ковка имеет следующие преимущества:
1) Высокое качество поковок по сравнению с отливками.
2) Возможность получения крупных поковок, изготовление которых другими методами невозможно или нецелесообразно.
3) Для изготовления поковок используются прессы и молоты сравнительно небольшой мощности, поскольку поковки кованы по частям.
4) Использование универсального оборудования и инструмента позволяет получать поковки с минимальными затратами, что при единичном и мелкосерийном производстве экономически выгодно.
Ковка также имеет недостатки:
1) Низкая производительность по сравнению с штамповкой.
2) Большие впускные отверстия и припуски на поковки приводят к большому расходу металла и высокой сложности последующей обработки.
2. Основные операции ковки
Основными ковочными операциями считаются осадка, протяжка, прошивка, раскатка, гибка, рубка и скручивание.
Рисунок 1 – Операции ковки
Прежде всего со слитком выполняется биллетировка - сбивание граней, получившихся вследствие заливки в литейную форму с многогранным поперечным сечением. Также её целью является повышение пластических свойств заготовки перед осадкой. При этом уменьшается площадь боковой поверхности и скорость охлаждения, появляется возможность вырубки точного блока. Биллетировку производят в комбинированных или вырезных бойках. Перед началом биллетировки производится оттяжка цапфы из прибыльной части слитка для удержания и манипулирования заготовкой. Для изготовления круглых в плане деталей производят биллетировку на цилиндр. Кроме этого, существуют способы биллетировки на вогнутую и выпуклую бочки, а также на конус. Эти способы имеют некоторые недостатки и поэтому крайне редко применяются. При достаточном качестве слитка можно полностью отказаться от биллетировки, что позволит увеличить производительность процесса ковки на 10 – 15%.
Осадка - это процесс, при котором происходит уменьшение высоты поковок с увеличением ее поперечных размеров. Осадка выполняется для увеличения поперечного сечения заготовки и улучшения структуры и некоторых физико-механических свойств металла. Она является формообразующей операцией при ковке дисков и применяется перед прошивкой. Для ковке плит и валов осадка является промежуточной операцией. Осадку выполняют бойками или специальными осадочными плитами. К недостаткам осадки можно отнести высокую энергоёмкость, наличие растягивающих напряжений в осевой части слитка и образование бочкообразности на боковой части. Для компенсации этих недостатков были разработаны альтернативные варианты осадки, наибольшее из которых получил осадка в вогнутых плитах. При таком способе осевые дефекты более интенсивно закрываются и повышается равномерность распределения деформаций. Вследствие высокого усилия осадки по ней выбирают мощность оборудований. Отдельной разновидностью осадки можно считать выдавливание, при котором увеличивается поперечный разрез части поковки с одновременным уменьшением некоторых продольных размеров. Этот способ осадки применяется для изготовления поковок типа диск с бобышкой, когда высота бобышки небольшая, и получить её протяжкой невозможно.
Протяжка – операция, обратная осадке. Её целью является увеличение общей длины заготовки при уменьшении поперечных размеров. Основным параметрами, которым можно управлять в протяжки является подача и обжатие. Регулированием величины подачи можно регулировать направление течения металла – соотношение удлинения и уширения. Регулировкой величины обжатия можно избежать такого дефекта, как зажим. Кроме обычной протяжке, возможна протяжка на оправке, при которой происходит уменьшение толщины стенки пустотелой заготовки и увеличение ее длины. Протяжку на оправке применяют для получения длинных пустотелых поковок (муфты, трубы, цилиндры), у которых длина больше диаметра.
Прошивка - получение отверстий в заготовке с помощью смещения металла. Для образования отверстия диаметром до 400-500 мм. используют сплошной прошивень, а диаметром более 500 мм. прошивают пустотелым прошивнем. В случае слишком большой высоты заготовки используют надставки и подкладные кольца.
Раскатка - последовательного увеличение внешнего и внутреннего диаметров предварительно прошитой заготовки за счет утонения стенки. Инструментами служат плоский боек и оправка на опоре. Заготовку, надетую на оправку, поворачивают вокруг продолной оси и нажимают бойком при каждом повороте. Сложностью процесса является контролирование высоты раскатываемой заготовки. В случае значительного превышения заготовку придется отправить на переплавку.
Гибка - операция по приданию заготовке заданной выгнутой формы. Этой операцией изготавливают всевозможные угольники, крючки, кронштейны, скобы и т.д. При гибке происходит перекручиванием первоначальной формы и структуры поперечного разреза поковки и уменьшениее её площади в зоне сгиба, называемой утяжкой. Чтобы компенсировать утяжку, у заготовки увеличивают поперечные размеры. При сгибе есть вероятность образования складок на внутреннем контуре и трещин на внешнем. Для избежания этого явления по тредуемому углу изгиба подбирают подходящий радиус закругления.
Рубка - это операция, заключающаяся в отделении одной части заготовки от другой. Рубка осуществляется специальными осями для удаления излишков металла или для разделения длинных поковок на более короткие части. Часть поковки, попавшая в отход при рубке, называется обсечкой.
Скручивание - вращение части заготовки вокруг своей продольной оси. Его применяют при изготовлении валов с коленами, находящихся в различных плоскостях, разнообразных стенных болтов, опорных стоек, спиральных сверл и т.д. При скручивании, как правило, одну часть заготовки жестко зажимают в бойках, а другую поворачивают с помощью различных приспособлений - коловоротов, ключей, лебедок.
Упомянутыми операциями ковки на прессах тяжело изготовить поковки сложной формой. Поэтому при производстве небольшой партии таких изделий используют штамповку в прокладных штампах. При нерентабельности или невозможности получения сложного контура детали назначается напуск на элементы конструкции, который упрощает конфигурацию поковки.
Заключение
Таким образом, ковка - это механическая обработка, при которой ковкий металл (при нагревании) уплотняется, сращивается или приобретает желаемую форму. 
Виды ковки следующие:
•    с помощью молотов пневматического, гидравлического, парового типа;
•    ручная, при которой воздействие на металл прямое, молотом или кувалдой.
•    штамповка, в которой деталь во время воздействия на него принимает форму штампа.
Основными ковочными операциями считаются осадка, протяжка, прошивка, раскатка, гибка, рубка и скручивание.
Список использованной литературы
1. Адаскин, А.М. Материаловедение и технология металлических, неметаллических и композиционных материалов: Учебник / А.М. Адаскин, А.Н. Красновский. - М.: Форум, 2018. - 592 c.
2. Батаев, А. А. Композиционные материалы / А.А. Батаев, В.А. Батаев. - М.: Университетская книга, Логос, 2017. - 400 c.
3. Моряков, О.С. Материаловедение: Учебник / О.С. Моряков. - М.: Academia, 2017. - 200 c.
4. Схиртладзе, А. Г. Резание материалов. Режущий инструмент : учебник для академического бакалавриата / А. Г. Схиртладзе [и др.] ; под общ. ред. Н. А. Чемборисова., 2016.
5. Шубина, Н.Б. Материаловедение: Учебник / Н.Б. Шубина. - М.: КноРус, 2018. - 94 c.